Neuartiger Röntgendetektor.
Fraunhofer EZRT
Röntgen ist ein bewährtes Prüfverfahren für Bauteile und Werkstoffe. Forscher entwickeln jetzt einen Röntgendetektor für die industrielle Computertomographie, der besonders hochwertige dreidimensionale Bilder in Echtzeit liefern soll, indem er die Vorteile von Zeilen- und Flächendetektoren in einer Hybridlösung bündelt.
Die immensen Fortschritte der Computertechnik in den letzten beiden Jahrzehnten haben auch die zerstörungsfreien Werkstoffprüfverfahren deutlich beeinflusst, schreiben die Springer-Autoren Eberhard Roos und Karl Maile in „Werkstoffkunde für Ingenieure“. Neben dem Bau von modernen computerunterstützten Geräten für die Standardanwendungen wurden auch neue fortschrittliche Prüftechniken entwickelt:
- Durchstrahlungs-Computertomografie (2D-, 3D-CT) und filmlose Radiografie
- Einsatz von Signalverarbeitungstechniken bei mechanisierten Ultraschall- und Wirbelstromprüfungen (Echotomografie, synthetische Aperturverfahren, Mehrfrequenzverknüpfungen)
- Verwendung von Gruppenstrahlerprüfköpfen (phased-arrays) bei der Ultraschallprüfung und von Sensor-Arrays, supraleitende Detektoren (SQUID) oder bildgebender magnetooptischer Einrichtungen (MOI) bei der Wirbelstromprüfung
- Anwendung von Computersimulationen.
Forscher des Fraunhofer-Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT, einem Bereich des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS) in Fürth, haben nun einen Röntgendetektor für industrielle Computertomographie (CT) entwickelt, der an das Design medizinischer Anlagen angelehnt ist. „Unser Anspruch ist es, hohe Bildqualität mit hoher Flexibilität zu vereinen“, erklärt Frank Nachtrab vom EZRT.
Vorteile zweier unterschiedlicher Verfahren vereint
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Die Forscher entwickelten eine Hybridlösung zu den Einzeilen- und Flächendetektoren, wie sie heute in der Industrie üblicherweise zum Einsatz kommen. Während beim Zeilendetektor ein fächerförmiger Röntgenstrahl einen bestimmten Abschnitt des Prüfobjekts in der Ebene durchleuchtet, erfasst beim Flächendetektor ein Kegelstrahl das gesamte Objekt. Beide Lösungen haben Vor- und Nachteile: Der Flächendetektor liefert zwar schnell eine 2D-Aufnahme des gesamten Objekts. Streustrahlung – Strahlung, die durch das Prüfobjekt abgelenkt wird – beeinträchtigt hier allerdings stark die Bildqualität. Bei Zeilendetektoren ist die Streustrahlung geringer; sie liefern dadurch gestochen scharfe Bilder. Allerdings wird immer nur ein kleiner Teilbereich des Objekts erfasst, das Scanverfahren ist deutlich zeitaufwendiger. „Wir haben die Vorteile beider Lösungen vereint“, sagt Nachtrab. Die Anlage basiert auf einem Mehrzeilendetektor – einem Konzept, das bislang nur im medizinischen Bereich eingesetzt wird. Mehrzeilendetektoren arbeiten nach dem Funktionsprinzip eines Zeilendetektors, können jedoch größere Bereiche gleichzeitig abdecken, was die Aufnahmezeit erheblich verkürzt. Das System verfügt über 256 Zeilen und ist so in der Lage, auch große Objekte wie zum Beispiel Karosserieteile in kurzer Zeit abzutasten. Das Besondere: Der Detektor liefert sehr schnelle Aufnahmen, sodass über CT-Verfahren nahezu in Echtzeit 3D-Modelle des Objekts rekonstruiert werden können.